Noua inteligență artificială ar putea dezvălui puncte de basculanță ale schimbărilor climatice

Cercetătorii de la Universitatea din Waterloo dezvoltă o nouă inteligență artificială (AI) care ar putea acționa ca un sistem de avertizare timpurie împotriva punctelor critice ale schimbărilor climatice. Noul cercetare se concentrează asupra pragurilor dincolo de care se întâmplă schimbări rapide sau ireversibile într-un sistem.

Chris Bauch este profesor de matematică aplicată la Universitatea din Waterloo și este coautor al lucrării de cercetare.

„Am descoperit că noul algoritm a fost capabil nu numai să prezică punctele de vârf cu mai multă acuratețe decât abordările existente, ci și să ofere informații despre tipul de stare care se află dincolo de punctul de basculare”, a spus Bauch. „Multe dintre aceste puncte critice sunt nedorite și am dori să le prevenim dacă putem.”

Puncte de basculanță pentru schimbările climatice

Aceste diferite puncte de răsturnare ale schimbărilor climatice pot include topirea permafrostului arctic, care ar putea elibera cantități masive de metan care duce la o încălzire rapidă în continuare. Include, de asemenea, defalcarea sistemelor de curent oceanic, care poate duce la schimbări imediate ale modelelor meteorologice. O altă posibilitate este dezintegrarea calotei de gheață, care ar putea provoca o schimbare rapidă a nivelului mării.

Potrivit cercetătorilor, această nouă abordare este inovatoare, având în vedere că a fost programată să învețe despre mai mult de un tip de punct de basculanță. În schimb, învață caracteristicile punctelor de basculanță în general.

Noul algoritm se bazează pe hibridizarea AI și a teoriilor matematice ale punctelor de basculare, ceea ce are ca rezultat rezultate mai bune decât o singură metodă. Inteligența artificială este antrenată pe un „univers de posibile puncte de vârf”, care include aproximativ 500,000 de modele. Apoi este testat pe anumite puncte de basculanță din lumea reală în diferite sisteme, cum ar fi mostre climatice istorice de bază.

Timothy Lenton este director al Institutului de Sisteme Globale de la Universitatea din Exeter și unul dintre ceilalți co-autori ai studiului. 

„Metoda noastră îmbunătățită ar putea ridica semnale roșii atunci când ne apropiem de un punct de cotitură periculos”, a spus Lenton. „Oferirea de avertizare timpurie îmbunătățită cu privire la punctele critice climatice ar putea ajuta societățile să se adapteze și să-și reducă vulnerabilitatea la ceea ce urmează, chiar dacă nu o pot evita.”

Algoritmul de învățare profundă 

Cercetătorii s-au bazat pe învățarea profundă, care afectează din ce în ce mai mult recunoașterea și clasificarea modelelor într-un mod pozitiv. Cercetătorii au transformat pentru prima dată detectarea punctului de basculare într-o problemă de recunoaștere a modelelor, iar acest lucru ajută la detectarea tiparelor care sunt prezente înainte de un punct de basculare. Acest lucru, la rândul său, ajută un algoritm de învățare automată să poată spune dacă se apropie un punct de răsturnare. 

Thomas Bury este cercetător postdoctoral la Universitatea McGill și un alt co-autor al lucrării.

„Oamenii sunt familiarizați cu punctele critice ale sistemelor climatice, dar există momente critice în ecologie și epidemiologie și chiar în piețele de valori”, a spus Bury. „Ceea ce am învățat este că inteligența artificială este foarte bună la detectarea caracteristicilor punctelor critice care sunt comune pentru o mare varietate de sisteme complexe.”

Madhur Anand este un alt cercetător și director al Institutului Guelph pentru Cercetarea Mediului.

Potrivit lui Anand, algoritmul de învățare profundă nou dezvoltat este un „schimbător de joc pentru capacitatea de a anticipa schimbări mari, inclusiv cele asociate cu schimbările climatice”.

Echipa va lucra acum pentru a oferi IA datele pentru tendințele contemporane în domeniul schimbărilor climatice. Cu toate acestea, Anand avertizează că rezultatul se bazează pe modul în care sunt utilizate aceste constatări. 

„Cu siguranță ne dă un pas înainte”, a spus ea. „Dar, desigur, depinde de umanitate în ceea ce privește ceea ce facem cu aceste cunoștințe. Sper doar că aceste noi descoperiri vor duce la schimbări echitabile și pozitive.”